發(fā)布時間：2021-08-01 23:00

　　針對繞管式換熱器殼程結構復雜、相變傳熱研究難度大、性能有待提高等問題,本文開展了異徑管繞管式換熱器殼程結構參數(shù)優(yōu)化與殼程冷凝換熱的研究,主要的研究內容及結論如下:（1）開發(fā)了新型單股流與雙股流異徑管繞管式換熱器,其特點是大徑繞管和小徑繞管交叉纏繞于同一層內,層與層之間的大徑繞管相互支撐,小徑繞管與大徑繞管中間留出較大的空隙。新結構的主要優(yōu)點是增大了換熱管層與層之間的徑向間距,解決同一層繞管排列過于緊密的問題,有利于增強殼程擾流和傳熱性能,以及降低殼程壓降。（2）將異徑管與等徑管兩種繞管式換熱器進行模擬對比,結果表明:異徑管繞管式換熱器中單根管的迎流面和背流面區(qū)域減小,殼程流體速度分布更加均勻,對流換熱系數(shù)提高7.826%,殼程壓降降低30%,綜合性能優(yōu)于等徑管繞管式換熱器。用數(shù)值模擬方法分析了管徑比a和軸向管中心距Z對異徑管繞管式換熱器殼程傳熱與壓降性能的影響,結果表明,在研究范圍內,當a=1.250和Z=3mm時,異徑管繞管式換熱器的綜合性能最優(yōu)。（3）在軟件中引入了冷凝傳熱的自定義函數(shù)（UDF）,模擬分析了異徑管繞管式換熱器殼程冷凝工況下流動及傳熱狀況。結果表明,隨著殼程不同截面的... 

【文章來源】：鄭州大學河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

繞管式換熱器結構示意圖

1緒論2LNG繞管式換熱器的廠商均為德國的Linde和美國APCI[3]。雖然國內較早引入了有關繞管式換熱器的設計與研究，但由于繞管式換熱器殼程布置復雜、較高的實驗成本、實驗誤差高和加工制造技術等因素影響，對于繞管式換熱器的研究并不完善[4]，尤其是針對繞管式換熱器內部相變換熱的研究；此外，優(yōu)化繞管式換熱器結構，提高換熱效率等也是日后研究的重點。1.2繞管式換熱器結構優(yōu)化研究進展鄭州大學馬飛[5]提出新型螺旋纏繞橢圓管和螺旋纏繞三葉管，如圖1.2所示。經(jīng)過模擬分析表明：兩種新型繞管結構管內仍然存在二次流，但是與普通繞管不同的是二次流方向和形狀差異很大。螺旋纏繞橢圓管結構殼側綜合傳熱性能較差，管內換熱性能提高；螺旋纏繞三葉管殼程與管程綜合傳熱性能均較好。圖1.2三種新型纏繞管示意圖A.Zachar[6]提出了一種螺旋槽管，如圖1.3所示，通過仿真研究發(fā)現(xiàn)，相比于繞管式換熱器，新型結構的換熱系數(shù)可提高80~100%。PrabhatKG[7]提出了翅片繞管式換熱器，如圖1.4所示，并進行了實驗得到翅片繞管式換熱器的管程和殼程的阻力系數(shù)關聯(lián)式。圖1.3螺旋槽管繞管圖1.4翅片繞管圖1.5新型螺旋纏繞波節(jié)管鄧靜[8]開發(fā)了螺旋纏繞波節(jié)管，研究分析了新結構的傳熱機理，結果表明螺旋纏繞波節(jié)管可以破壞流體邊界層，增強湍流程度，綜合換熱性能遠遠優(yōu)于普通

圖 1.2 三種新型纏繞管示意圖A.Zachar[6]提出了一種螺旋槽管，如圖 1.3 所示，通過仿真研究發(fā)現(xiàn)，相比于繞管式換熱器，新型結構的換熱系數(shù)可提高 80~100%。Prabhat K G[7]提出了翅片繞管式換熱器，如圖 1.4 所示，并進行了實驗得到翅片繞管式換熱器的管程和殼程的阻力系數(shù)關聯(lián)式。

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]纏繞管式換熱器的研究現(xiàn)狀分析[J]. 劉松波.  內燃機與配件. 2018(11)
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[7]繞管式換熱器殼側流場流動與傳熱的數(shù)值模擬研究[J]. 陽大清,周紅桃.  壓力容器. 2015(11)
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博士論文
[1]LNG繞管式換熱器殼側兩相流動與傳熱特性實驗研究[D]. 丁超.上海交通大學 2018
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碩士論文
[1]天然氣鍋爐尾部煙氣凝結換熱數(shù)值模擬[D]. 張強.哈爾濱理工大學 2019
[2]煙氣源熱泵系統(tǒng)開發(fā)及繞管式冷凝器研究[D]. 彭旭.鄭州大學 2016
[3]垂直螺旋盤管外膜狀凝結換熱的理論與實驗研究[D]. 王永琳.青島理工大學 2014
[4]圓管內凝結液膜分布及換熱特性研究[D]. 王佩.華北電力大學 2015
[5]有相變纏繞管換熱器計算程序開發(fā)[D]. 郭洋.大連理工大學 2012
[6]扭曲管換熱器傳熱與流阻性能的數(shù)值研究[D]. 王宏斌.鄭州大學 2012
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本文編號：3316397